TEMA 1. Introducción a la bioquímica

TEMA 1. Introducción a la bioquímica

La bioquímica es el estudio químico de la estructura y de las funciones de los seres vivos. Es la ciencia que explica la base molecular de la vida, explicando por qué los organismos están vivos

1. Origen de la bioquímica

Al principio los científicos solo distinguían lo vivo de lo inerte, sabiendo que tenía que haber alguna diferencia para que existieran los dos tipos, un principio vitalista, la idea de que podemos coger energía y gastarla.

Wöhler

Se creía que existían unos principios químicos y físicos que distinguían lo vivo de lo inerte, hasta que esta idea empieza a ser descartada por Wöhler en 1828. Wohler comprobó cómo tabajando con cianuro de amonio (inorgánico) se producía en el tubo de ensayo urea, una molécula claramente biológica, de manera que vio que se pueden originar compuestos orgánicos artificialmente. Se llega a la conclusión de que todo en el universo, lo vivo y lo muerto se rige por los mismos principios. Fue un primer experimento importante pero no es el origen de la bioquímica.

Pasteur

Lo que ocurre un poco después es el descubrimiento por parte de Pasteur, que observó que la conversión de glucosa en etanol (fermentación alcoholica) era producida por organismos vivos: las levaduras. Por tanto se empezaba a ver que procesos donde había conversión eran capaces de realizarlas los seres vivos.

Hermanos Buchner → inicio de la bioquímica

Se empieza a trabajar con esas levaduras y se hace lo que llamamos un extracto libre de células: se toman células libres y se rompen (ya no es una celula sino solo sus componentes), este estracto es capaz de hacer también la fermentación alcohólica. Si fue considerado el inicio d la bioquímica porque es la primera vez que se consigue hacer en un tubo de ensayo un proceso biológico que nosotros ya podemos empezar a analizar.

Summer 

Habiendo sido capaces de tener sistemas libres de células fue posible ir haciendo análisis. En la conversión de glucosa a etanol lo que hay son conversiones leves en varios sustratos hasta llegar al producto final. Estos pasos estaban catalizados porque había una molécula haciéndolos, se les llamaba fermentos, las actuales enzimas. Pero aún seguía sin saberse en que consistían estas enzimas

Summer cristalizó la enzima ureasa que hidroliza la urea. Este avance fue muy importante por dos motivos: demostró por primera vez que las enzimas son proteínas y también demostró por primera vez que las enzimas pueden formar cristales y, al formar cristales, son susceptibles de análisis

Bioquímica estructural

El origen de la bioquímica es el origen de una ciencia que se ocupa del estudio de la enzimología y, a partir de summer, aparecen ya otras ramas importantes de la bioquímica→ la bioquímica estructural, que lo que persigue es establecer estructuras de moléculas muy complejas.

La biología celular  se considera que se orignia en el siglo XVII cuando Hook observó unas celdas que es lo que hoy conocemos como células. Ha dependido mucho de los avances tecnológicos, cuando hay microscópicos más potentes se observa que hay una vida microscópica.

 La teoría celular de la vida, dice que cualquier tipo de organismo está formado por algún tipo de célula, surge en el s.XIX

En 1860 Mendel que empieza a definir el concepto de gen. La idea de gen o de herencia se redescubre al inicio del s XX y empieza a avanzarse en el análisis genético.

Una vez que se conocía ya la naturaleza de las proteínas y su complejidad, en los años 40 la idea era que el material genético estaba en las proteínas, pero hubo un experimento fundamental en el que mostraron que el material genético era el DNA. En el año Watson y Crick establecieron la doble hélice del ADN

Biología molecular 

Es un estudio integrado de los procesos que tienen lugar en una célula

Se pone de manifiesto el dogma de la biologoia: el ADN se puede replicar  y es el material genético de la mayoría de los organismos. A partir de ahí se establece que el ADN genera ARN (transcripcion)y a apartir del ARN se producen proteínas (traduccion). Entre tanto se descubre el código genético.

La secuenciación del ADN: Sanger fue el primero en secuenciar una proteína, la insulina. Mientras se establecia el código genético. Muy poco después fue el primero que secuenció ADN. El método de secuencición del ADN que estableció es el método de…. Avanzado y muy fácil de hacer.

A partir de aquí ya avanza enormemente toda la tecnología de secuenciación, empiezan a aparecer los proyectos genomas. Sanger empezó a secuenciar un fago (virus) fue el primer organismo que se secuenció, posteriormente se secuenciaron los genomas de bacterias y después de levaduras. De manera que ya a partir de los años 80 se establecen varios proyectos para establecer el proyecto del GENOMA HUMANO, la secuenciación del genoma humano la emprendieron fundamentalmente en EEUU.

Lo que ha ocurrido es un cambio de paradigma, ahora que tenemos información de genomas podemos tener aproximaciones masivas, que son posibles porque ahora nosotros tenemos información del genoma(todos los genes)→ Aproximaciones ómicas. 

La primera revolución ómica es la genómica (estudia genomas: cambios, mutaciones, evoluciones…). Ej: estudio del cáncer. Con las aproximaciones ómicas lo  que podemos hacer ahora es comparar genomas y con este tipo de aproximación averiguamos que tipos de cambios se están produciendo cuando comparamos esos genomas, y se empiezan a establecer distintos marcadores para los tumores.

La segunda es la transcriptómica, tenemos la herramienta que nos permite averiguar cómo cambia la expresión de todos los genes en un determinado sistema.

También podríamos plantearnos como cambian todos los metabolitos que hay en un determinado sistema→ ómica metabolómica

O también podemos plantearnos cómo cambia el contenido de las proteínas de un determinado sistema → ómica proteónica

Todas estas ciencias están dando  muchísima información, una información que no podemos comprender simplemente mirándolas, necesitamos análisis informáticos. Estos análisis se denominan biología de sistemas, en las que toda esta ciencia que surge de la biología molecular está ya íntimamente relacionada con las ciencias matemáticas.

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